(57)【要約】【課題】  吸気量を増大させるために吸気弁の開閉タイミングに応じて開閉する吸気制御弁を設けた場合、車両の運転状態に応じたスワールも考慮する必要がある。【解決手段】  吸気弁２５の開閉タイミングに応じて吸気通路１４を開閉し得る吸気制御弁３０と、エンジン１０の運転状態を検出する運転状態検出手段３４〜３６，４０とを具えた本発明による吸気制御装置は、エンジン１０の運転状態に応じて燃焼室１２内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、運転状態検出手段３４〜３６，４０からの検出信号に基づき、実際に燃焼室１２内に形成される実スワール比を導出する実スワール比導出部と、実スワール比が要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁３０の開閉時期を設定する開閉時期設定部とを有する制御装置２１をさらに具え、設定された開閉時期にて吸気制御弁３０が開閉するように制御装置２１によって制御される。【選択図】  図１
2006283659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられ、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁と、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて前記吸気制御弁の開閉を制御する制御手段と
を具えた吸気制御装置であって、前記制御手段は、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、エンジンが所定の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定部と、
この運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出する実スワール比導出部と、
この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が前記要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、前記吸気制御弁の開閉時期を設定する開閉時期設定部と
を有し、この開閉時期設定部にて設定された開閉時期となるように前記吸気制御弁の開閉が制御されることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項２】
吸気通路内の吸気圧を検出する吸気圧センサをさらに具え、
前記制御手段は、この吸気圧センサからの検出信号に基づき、閉弁状態にある前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出する初期吸気量導出部と、
前記開閉時期設定部による前記吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定する開閉回数判定部と、
この開閉回数判定部にて前記吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判定された場合、前記開閉時期設定部にて設定された前記吸気制御弁の開閉時期を前記初期吸気量導出部にて導出された吸気量に応じて補正する開閉時期補正部と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。
【請求項３】
燃焼室内に導入される実際の空気量を導出する実空気量導出手段をさらに具え、
前記制御手段は、所定の運転状態に応じて燃焼室内に導入されるべき最低限の空気量を導出する要求空気量導出部をさらに有し、
エンジンが所定の運転状態にある場合、前記制御手段は、前記実空気量導出手段により導出された空気量が前記要求空気量導出部にて導出された要求空気量となるように、燃焼室内に流入する空気量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸気制御装置。
【請求項４】
所定の運転状態がＥＧＲ運転状態であり、前記制御手段は、前記吸気制御弁と前記吸気弁との間の吸気通路に連通して排気ガスの一部を吸気通路内に導くＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁の開閉を制御することにより、燃焼室内に流入する空気量を制御することを特徴とする請求項３に記載の吸気制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて混合気が正常燃焼し得る最低限のスワール比を導出する最低スワール比導出部をさらに有し、
前記開閉時期設定部は、前記運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にないと判断された場合、前記実スワール比導出部にて導出された実スワール比が前記最低スワール比導出部にて導出された最低スワール比と等しくなるように、前記吸気制御弁の開閉時期を設定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の吸気制御装置。
【請求項６】
１つの燃焼室にそれぞれ連通する複数の吸気ポートを開閉するための複数の吸気弁と、前記複数の吸気ポートを流れる吸気の割合を変えて燃焼室に形成される吸気のスワール比を変更し得るスワール制御弁と、このスワール制御弁よりも上流側の吸気通路に設けられ、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて前記スワール制御弁および前記吸気制御弁の開閉をそれぞれ制御する制御手段とを具えた吸気制御装置であって、前記制御手段は、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される吸気のスワール比を導出する実スワール比導出部と、
この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が前記要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、前記スワール制御弁の開度を設定する開度設定部と、
最大の吸気量が得られるような前記吸気制御弁の開弁時期を設定する開弁時期設定部と
を有することを特徴とする吸気制御装置。
【請求項７】
吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁が設けられたエンジンの吸気制御方法であって、
エンジンの運転状態を検出するステップと、
検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定するステップと、
エンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内に形成されるべき要求スワール比を導出するステップと、
検出されたエンジンの運転状態に応じて実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出するステップと、
導出された実スワール比が導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁の開閉時期を設定するステップと、
設定された開閉時期となるように吸気制御弁の開閉を制御するステップと
を具えたことを特徴とする吸気制御方法。
【請求項８】
吸気通路内の吸気圧を検出するステップと、
検出された吸気圧に基づき、閉弁状態にある前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出するステップと、
前記吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定するステップと、
前記吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判断した場合、設定された前記吸気制御弁の開閉時期を導出された前記吸気量に応じて補正するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の吸気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁を設けた吸気制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス過給は、吸気弁よりも上流側の吸気通路内に極めて高速で作動する開閉弁を組み込み、この開閉弁を吸気弁の開弁タイミングに同期してこれよりも遅く開弁させることにより、この開閉弁よりも下流側の吸気通路および燃焼室内に発生する負圧と、吸気の慣性とを利用して過給を行うようにしたものであり、特許文献１にその開閉弁の構成の一例が開示されている。
【０００３】
一方、排気ガスの清浄化のための対策として、燃焼室内に吸い込まれる吸気に旋回流（スワール）を形成し、燃料との混合を均一化することが有効である。２つ以上の複数の吸気ポートおよび吸気弁を有する機関にあっては、吸気が燃焼室内に形成される吸気スワールの旋回方向と同じ方向に旋回流を形成するような通路を形成したヘリカル吸気ポートと、吸気が燃焼室の内周壁の接線方向に沿って流入するような通路を形成したタンジェンシャル吸気ポートとが、所望のスワール比を得ることができるように適宜組み合わせて用いられる。
【０００４】
また、排気ガスを清浄化するため、この排気ガス中に含まれる炭素または炭化物を含む粒子状物質（ＰＭ）を触媒に吸着させることが一般化しているが、定期的にこの触媒に燃料を供給してＰＭを燃焼させ、触媒の機能が低下しないように配慮している。この場合、膨張行程以降に燃焼室に臨む燃料噴射弁から燃料を燃焼室に噴射して触媒に供給する後噴射処理を行うものが知られている。特に、ディーゼルエンジンなどの圧縮点火機関においては、このような後噴射処理だけでは防ぐことができない触媒の目詰まりを解消するため、より多量の燃料を触媒に供給してこれを再生させる触媒後処理、つまり触媒再生処理を行う必要もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４８９４６号公報
【特許文献２】特公平６−６３４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のパルス過給は、吸気量が常に最大となるような吸気制御弁の開弁時期を設定しているが、車両の運転状態によっては、吸気量よりもスワール比が重要となる場合も多い。
【０００７】
例えば、エンジン回転数が低い領域では燃焼室に供給される燃料と空気とを混合させるための時間が充分にあるため、スワール比を大きくしてより均一な混合気を形成することが望まれる。しかしながら、エンジン回転数が低い領域にてパルス過給を行った場合には、吸入期間が短いためにスワールの形成が阻害されてしまい、スモークを発生する可能性がある。このような不具合は、特にエンジン回転数が低い領域にて車両の加速を行う場合に発生しやすい。逆に、エンジン回転数が高い領域では、燃料の燃焼を完了させるまでの時間が相対的に短くなるため、スワール比が大きくなると燃料が燃え切らずにスモークなどの発生を招来する。従って、エンジン回転数が高い領域ではスワール比を小さくすることが必要である。
【０００８】
このような不具合は、排気ガス還流（ＥＧＲ）装置を作動させて排気ガスの一部を吸気に取り入れる場合も同様に発生する。つまり、エンジンの低負荷領域にて排気ガスの一部を吸気に取り入れて排気ガス中に占める窒素酸化物の量を削減させる場合、パルス過給を行うことによってスワールの形成が阻害される結果、排気ガスを均一に混合させることが困難となり、窒素酸化物の削減効果が低くなってしまう。
【０００９】
一方、機関の膨張行程以降に燃料噴射弁から燃料を噴射してこれを触媒に供給する後噴射処理においては、燃料を噴射するタイミングが燃焼室内の圧力が低下した時点であるため、燃焼室内に充分なスワールが形成されていないと、燃料が気化せずに燃焼室の内壁などに付着して潤滑油膜を剥離させるボアフラッシングが起こり、最悪の場合にはエンジンの焼き付きが発生する。
【００１０】
このように、パルス過給を行うに際しては、車両の運転状態に応じてスワール比を考慮する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、吸気量を増大させるために吸気弁の開閉タイミングに応じて開閉する吸気制御弁を設けた機関において、車両の運転状態に応じたスワールが燃焼室内に形成できるようにした吸気制御装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の形態は、吸気通路に設けられ、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて前記吸気制御弁の開閉を制御する制御手段とを具えた吸気制御装置であって、前記制御手段は、前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、エンジンが所定の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定部と、この運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内に形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出する実スワール比導出部と、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が前記要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、前記吸気制御弁の開閉時期を設定する開閉時期設定部とを有し、この開閉時期設定部にて設定された開閉時期となるように前記吸気制御弁の開閉が制御されることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、運転状態判定部はエンジンが所定の運転状態にあるか否かを判定する。ここで、エンジンが所定の運転状態にあると運転状態判定部が判断した場合、要求スワール比導出部はエンジンの運転状態に応じて燃焼室内に形成されるべき要求スワール比を導出する一方、実スワール比導出部は運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出する。そして、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁の開閉時期が開閉時期設定部にて設定され、この開閉時期設定部にて設定された開閉時期となるように吸気制御弁の開閉が制御手段によって制御される。
【００１４】
本発明の第１の形態による吸気制御装置が吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内の吸気圧を検出する吸気圧センサをさらに具え、制御手段は、この吸気圧センサからの検出信号に基づき、閉弁状態にある吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出する初期吸気量導出部と、開閉時期設定部による吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定する開閉回数判定部と、この開閉回数判定部にて吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判定された場合、開閉時期設定部にて設定された吸気制御弁の開閉時期を初期吸気量導出部にて導出された吸気量に応じて補正する開閉時期補正部とをさらに有するものであってよい。
【００１５】
所定の運転状態は、エンジンの加速状態か、ＥＧＲ運転状態か、触媒に付着したＰＭを燃焼させる後噴射処理か、あるいは圧縮点火機関における触媒の再生時に燃料を供給するための触媒再生処理であってよい。
【００１６】
本発明の第１の形態による吸気制御装置が燃焼室内に実際に導入される空気量を導出する実空気量導出手段をさらに具え、制御手段は、所定の運転状態に応じて燃焼室内に導入されるべき最低限の空気量を導出する要求空気量導出部をさらに有し、エンジンが所定の運転状態にある場合、制御手段は、実空気量導出手段により導出された空気量が要求空気量導出部にて導出された要求空気量となるように、燃焼室内に流入する空気量を制御するものであってよい。所定の運転状態がＥＧＲ運転状態の場合、制御手段は、吸気制御弁と吸気弁との間の吸気通路に連通して排気ガスの一部を吸気通路内に導くＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁の開閉を制御することにより、燃焼室内に流入する空気量を制御することができる。
【００１７】
制御手段は、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて混合気が正常燃焼し得る最低限のスワール比を導出する最低スワール比導出部をさらに有し、開閉時期設定部は、運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にないと判断した場合、実スワール比導出部にて導出された実スワール比が最低スワール比導出部にて導出された最低スワール比と等しくなるように吸気制御弁の開閉時期を設定するものであってよい。
【００１８】
本発明の第２の形態は、１つの燃焼室にそれぞれ連通する複数の吸気ポートを開閉するための複数の吸気弁と、前記複数の吸気ポートを流れる吸気の割合を変えて燃焼室に形成される吸気のスワール比を変更し得るスワール制御弁と、このスワール制御弁よりも上流側の吸気通路に設けられ、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて前記スワール制御弁および前記吸気制御弁の開閉をそれぞれ制御する制御手段とを具えた吸気制御装置であって、前記制御手段は、前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、前記運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される吸気のスワール比を導出する実スワール比導出部と、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が前記要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、前記スワール制御弁の開度を設定する開度設定部と、最大の吸気量が得られるような前記吸気制御弁の開弁時期を設定する開弁時期設定部とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明においては、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、要求スワール比導出部が燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する一方、実スワール比導出部が実際に燃焼室内に形成される吸気のスワール比を導出する。そして、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、開度設定部がスワール制御弁の開度を設定する一方、最大の吸気量が得られるような吸気制御弁の開弁時期が開弁時期設定部にて設定される。制御手段は、スワール制御弁の開度が開度設定部で設定された開度となるように、このスワール制御弁の作動を制御する一方、開弁時期設定部にて設定された開弁時期となるように吸気制御弁の開弁時期を制御する。
【００２０】
本発明の第３の形態は、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気制御弁が設けられたエンジンの吸気制御方法であって、エンジンの運転状態を検出するステップと、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定するステップと、エンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内に形成されるべき要求スワール比を導出するステップと、検出されたエンジンの運転状態に応じて実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出するステップと、導出された実スワール比が導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁の開閉時期を設定するステップと、設定された開閉時期となるように吸気制御弁の開閉を制御するステップとを具えたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第３の形態による吸気制御方法において、吸気通路内の吸気圧を検出するステップと、検出された吸気圧に基づき、閉弁状態にある吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出するステップと、吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定するステップと、吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判断した場合、設定された吸気制御弁の開閉時期を導出された吸気量に応じて補正するステップとをさらに有することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の形態の吸気制御装置によると、制御手段が運転状態検出手段からの検出信号に基づき、エンジンが所定の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定部と、この運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、この所定の運転状態に応じて燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される吸気のスワール比を導出する実スワール比導出部と、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁の開閉時期を設定する開閉時期設定部とを有し、この開閉時期設定部にて設定された開閉時期となるように吸気制御弁の開閉を制御するようにしたので、吸気制御弁による吸気量の増大と相俟って車両の運転状態に応じた適切なスワールを燃焼室に形成することができ、スモークの発生なども未然に防止することができる。
【００２３】
制御手段が、吸気圧センサからの検出信号に基づき、閉弁状態にある吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出する初期吸気量導出部と、開閉時期設定部による吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定する開閉回数判定部と、この開閉回数判定部にて吸気制御弁の開閉時期の設定がこの吸気制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判定された場合、開閉時期設定部にて設定された吸気制御弁の開閉時期を初期吸気量導出部にて導出された吸気量に応じて補正する開閉時期補正部とをさらに有する場合、閉弁状態にある吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を見込んで開閉時期設定部にて設定された吸気制御弁の開閉時期をより正確に補正することができ、これによって燃焼室により正確なスワールを形成することができ、スモークの発生などもより確実に防止することができる。
【００２４】
制御手段が、所定の運転状態に応じて燃焼室内に導入されるべき最低限の空気量を導出する要求空気量導出部をさらに有し、エンジンの所定の運転状態において、この制御手段が、実空気量導出手段により導出された空気量が要求空気量導出部にて導出された要求空気量となるように、燃焼室内に流入する空気量を制御する場合、特に所定の運転状態がＥＧＲ運転状態であって、制御手段が、吸気制御弁と吸気弁との間の吸気通路に連通して排気ガスの一部を吸気通路内に導くＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁の開閉を制御することにより、燃焼室内に流入する空気量を制御する場合、車両の運転状態に応じた適切なＥＧＲ量を保つことができ、排気ガスを無理なく清浄化させることができる。
【００２５】
運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて混合気が正常燃焼し得る最低限のスワール比を導出する最低スワール比導出部を制御手段がさらに有し、運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にないとの開閉時期設定部の判断において、実スワール比導出部にて導出された実スワール比が最低スワール比導出部にて導出された最低スワール比と等しくなるように吸気制御弁の開閉時期を設定する場合、車両の運転状態に応じて要求される最低限のスワールを燃焼室に形成することが可能となり、スモークの発生などを確実に防止することができる。
【００２６】
本発明の第２の形態の吸気制御装置によると、制御手段が、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される吸気のスワール比を導出する実スワール比導出部と、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、スワール制御弁の開度を設定する開度設定部と、最大の吸気量が得られるような吸気制御弁の開弁時期を設定する開弁時期設定部とを制御装置が有しているので、吸気制御弁によって吸気量を最大にした状態にて車両の運転状態に応じたスワールを燃焼室に形成することができる。
【００２７】
本発明の第３の形態の吸気制御方法によると、エンジンの運転状態を検出し、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定し、エンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内に形成されるべき要求スワール比を導出とする共に検出されたエンジンの運転状態に応じて実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出し、実スワール比が要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁の開閉時期を設定してその開閉を制御するようにしたので、吸気制御弁による吸気量の増大と相俟って車両の運転状態に応じた適切なスワールを燃焼室に形成することができ、スモークの発生なども未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明による吸気制御装置を圧縮点火機関であるディーゼルエンジンに応用した一実施形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００２９】
本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、その吸気ポートの部分の概略構造を図２に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図３に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる型式のものであり、このエンジン１０には排気通路１３内を流れる排気ガスの一部を吸気通路１４内に導く排気ガス還流（ＥＧＲ）装置１５が組み込まれている。このＥＧＲ装置１５は、排気管１６によって画成される排気通路１３に一端が連通すると共に他端が吸気管１７によって画成される吸気通路１４内に連通するＥＧＲ通路１８を画成するＥＧＲ管１９と、このＥＧＲ管１９に設けられてＥＧＲ通路１８内を流れる排気ガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁２０とを具えている。ＥＧＲ制御弁２０は、このエンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にある場合、その開度が車両の運転状態に応じて制御装置２１によって制御され、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路１８を塞ぐように閉じた状態に保持される。
【００３０】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート２２Ｈ，２２Ｔ（以下、単に２２と記述する場合がある）および排気ポート２３が形成されたシリンダヘッド２４には、吸気ポート２２を開閉する吸気弁２５および排気ポート２３を開閉する排気弁２６を含む図示しない動弁機構と、これら吸気弁２５および排気弁２６に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨む上述した燃料噴射弁１１とが組み込まれている。本実施形態における吸気ポート２２は、燃焼室１２内に形成される吸気スワールの旋回方向（図２中、右回転方向）と同じ方向に吸気の旋回流を形成するような通路を形成したヘリカル吸気ポート２２Ｈと、燃焼室１２の内周壁の接線方向に沿った吸気を流入させるような通路を形成したタンジェンシャル吸気ポート２２Ｔとを各燃焼室１２毎にそれぞれ有する。これらを必要に応じてヘリカル吸気ポート２２Ｈのみ、またはタンジェンシャル吸気ポート２２Ｔのみで構成することも可能である。また、本実施形態における動弁機構は、エンジン１０の運転状態に拘らず吸気弁２５および排気弁２６の開閉タイミングが常に一定の固定されたものであるが、エンジン１０の運転状態に応じて吸気弁２５および排気弁２６の開閉タイミングを変更し得るものであってもよい。
【００３１】
吸気ポート２２に連通するようにシリンダヘッド２４に連結され、吸気ポート２２と共に吸気通路１４を画成する吸気管１７の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路１４に導くためのエアクリーナ２７が設けられている。上述したＥＧＲ管１９の他端は、吸気弁２５と吸気管１７の途中に形成されたサージタンク２８との間の吸気管１７の部分に接続しており、この接続部分とサージタンク２８との間の吸気管１７の途中には、吸気弁２５の開閉時期に応じた所定のタイミングにてアクチュエータ２９により吸気通路１４を開閉し得る吸気制御弁３０が組み込まれている。
【００３２】
なお、本実施形態におけるサージタンク２８からシリンダヘッド２４に至る吸気管１７の部分は、これがヘリカル吸気ポート２２Ｈとタンジェンシャル吸気ポート２２Ｔとにそれぞれ別々に連通するように２つの吸気通路１４を画成している。つまり、ヘリカル吸気ポート２２Ｈおよびタンジェンシャル吸気ポート２２Ｔ毎に吸気制御弁３０が独立して設けられ、これら吸気ポート２２を個別に開閉できるようになっている。これら吸気制御弁３０およびそのアクチュエータ２９は、吸気弁２５の開閉時期に応じて所望の時期に正確に吸気制御弁３０が開閉するように、極めて制御応答性の高いものである。
【００３３】
本実施形態における吸気制御弁３０は、車両の運転状態に基づき、燃焼室１２内に形成されるスワールを考慮しながら例えばエンジン１０の低回転高負荷運転領域では吸気弁２５の開弁時期よりも遅く開弁し、そして吸気弁２５の閉弁時期に合わせて閉弁する一方、それ以外の運転領域では吸気弁２５の開閉動作に拘らず、基本的に常時全開状態となるように制御装置２１からの指令に基づき、アクチュエータ２９によってその開閉状態が制御されるものである。この結果、エンジン１０の低回転高負荷運転領域ではエンジン１０の吸気行程の途中まで負圧状態となっている燃焼室１２内に吸気制御弁３０よりも上流側に位置する吸気通路１４内の空気が一気に流れ込み、一種の慣性過給効果により多量の空気を燃焼室１２内に充填させることが可能となる。換言すれば、この吸気制御弁３０を用いた過給においては、吸気の慣性と吸気制御弁３０よりも下流側に発生する負圧とを利用して制御の開始直後から実際の過給がなされることとなる。従って、ターボ過給方式などよりも制御の応答性に優れ、いわゆる車両の加速遅れを解消することができる。なお、このような吸気制御弁３０に関する基本的な技術は、２００３年フランクフルトモーターショーにて Siemens VDO Automotive AG から９月９日にプレス発表された "Impulses for Greater Driving Fun" に詳述されている。
【００３４】
本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油をピストン３１の圧縮上死点近傍でのみ燃焼室１２内に噴射する単噴射型式のものであるが、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程において上述した吸気制御弁３０の開弁前にも噴射する多噴射型式のものを採用することも可能である。
【００３５】
燃焼室１２内に連通するようにシリンダヘッド２４に連結されて排気ポート２３と共に排気通路１３を画成する排気管１６の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化する触媒３２が組み込まれている。この触媒３２として、ディーゼルエンジンにおいて一般的な酸化触媒のみならず、ＤＰＲ(Diesel Particulate active Reduction system)やＤＰＮＲ(Diesel Particulate-NOx Reduction System)などに用いられるＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)を採用することも可能である。従って、この触媒３２に代えてＤＰＲやＤＰＮＲなどを組み込むことができる。なお、上述したＥＧＲ管１９の一端は、この触媒３２よりも上流側で排気管１６に接続している。
【００３６】
従って、ＥＧＲ管１９を介して吸気管１７内に還流される排気ガスと共にエアクリーナ２７を通って吸気管１７から燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成し、ピストン３１の圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが触媒３２を通って排気管１６から大気中に排出される。この場合、ＥＧＲ装置１５の作動によって供給される吸気中のＣＯ2により、混合気の燃焼温度が低下するため、混合気の燃焼による窒素酸化物の生成が抑制されることとなる。
【００３７】
本実施形態では、エンジン１０およびこのエンジン１０が搭載される車両の運転状態を把握して制御装置２１が燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量および噴射時期や、ＥＧＲ制御弁２０の開度ならびに吸気制御弁３０の作動を制御するため、以下に記すような各種センサ類を具えている。すなわち、運転者によって操作されるアクセルペダル３３の踏み込み量を検出してこれを制御装置２１に出力するアクセル開度センサ３４と、車両の走行速度を検出してこれを制御装置２１に出力する車速センサ３５とを具えている。また、吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４の途中には、この吸気通路１４内の吸気圧を検出してこれを制御装置２１に出力する吸気圧センサ３６が取り付けられている。この吸気圧センサ３６は、燃焼室１２内に導入される実際の空気量を導出する本発明の実空気量導出手段の一部として機能する。なお、吸気管１７に対する吸気圧センサ３６の取り付け位置は、吸気制御弁３０の取り付け位置よりも下流側であればよく、図１の如き位置に限定されるものではない。また、ピストン３１が往復動するシリンダブロック３７には、連接棒３８を介してピストン３１が連結されるクランク軸３９の回転位相、つまりクランク角を検出してこれを制御装置２１に出力するクランク角センサ４０が取り付けられ、本実施形態ではこれをエンジン回転数センサとしても利用している。
【００３８】
制御装置２１は、これらセンサ３４〜３６，４０などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，ＥＧＲ制御弁２０および吸気制御弁３０などの作動を制御するようになっている。
【００３９】
本実施形態における制御装置２１は、車両の運転状態に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量を設定する燃料噴射量設定部４１と、この燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料噴射量に対応した燃料の噴射時期を設定する噴射時期設定部４２と、車両が所定の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定部４３と、この運転状態判定部４３にてエンジン１０が所定の運転状態にあると判断した場合、このエンジン１０の運転状態に応じて燃焼室１２内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部４４と、車両の運転状態に基づいて実際に燃焼室１２内に形成される実スワール比を導出する実スワール比導出部４５と、この実スワール比導出部４５にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部４４にて導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気制御弁３０の開閉時期を設定する開閉時期設定部４６と、吸気圧センサ３６からの検出信号に基づき、閉弁状態にある吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４内に充填される吸気量を導出する初期吸気量導出部４７と、開閉時期設定部４６による吸気制御弁３０の開閉時期の設定がこの吸気制御弁３０の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定する開閉回数判定部４８と、この開閉回数判定部４８にて吸気制御弁３０の開閉時期の設定がこの吸気制御弁３０の開閉制御を開始してから２回目以降であると判定された場合、開閉時期設定部４６にて設定された吸気制御弁３０の開閉時期を初期吸気量導出部４７にて導出された吸気量に応じて補正する開閉時期補正部４９と、吸気圧センサ３６からの検出信号に基づいて燃焼室１２内に導入される実際の空気量を導出する実空気量導出部５０と、所定の運転状態に応じて燃焼室１２内に導入されるべき最低限の空気量を導出する要求空気量導出部５１と、燃焼室１２内にて混合気が正常燃焼し得る最低限のスワール比を導出する最低スワール比導出部５２とを有する。
【００４０】
本実施形態における燃料噴射量設定部４１は、アクセル開度や車速などに応じてあらかじめ設定された燃料の噴射量に関する図示しないマップを有しており、アクセル開度センサ３４および車速センサ３５からの検出信号に基づき、このマップからエンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量を読み出してこれを噴射時期設定部４２に出力する。周知のように、燃料噴射量はエンジン負荷と同義であるので、燃料噴射量の設定に代えてエンジン負荷を算出するようにしてもよい。
【００４１】
噴射時期設定部４２は、燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料の噴射がピストン３１の圧縮上死点近傍までに完了するように、その噴射時期を設定する。
【００４２】
運転状態判定部４３は、クランク角センサ４０からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数と、燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料噴射量から算出されるエンジン１０の駆動トルクとに基づき、エンジン１０が所定の運転状態、つまり本実施形態では図４のマップに示すようなＥＧＲ運転領域にあるか否かを判定し、その判定結果を要求スワール比導出部４４，実スワール比導出部４５，最低スワール比導出部５２にそれぞれ出力する。
【００４３】
本実施形態における要求スワール比導出部４４は、エンジン回転数とアクセル開度と要求スワール比とを関連付けた図５に示す如きマップを有しており、クランク角センサ４０からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数と、アクセル開度センサ３４によって検出されるアクセル開度とに対応した要求スワール比を図５のマップから読み出し、これを開閉時期設定部４６に出力する。
【００４４】
本実施形態における実スワール比導出部４５は、エンジン回転数とアクセル開度と実スワール比とを関連付けた図６に示す如きマップを有しており、クランク角センサ４０からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数と、アクセル開度センサ３４からの検出信号とから、実際に燃焼室１２内に形成される実スワール比を図６のマップから読み出し、これを開閉時期設定部４６に出力する。
【００４５】
開閉時期設定部４６は、車両が所定の運転状態、つまりＥＧＲ運転領域にないと運転状態判定部４３が判断した場合、実スワール比導出部４５にて導出された実スワール比が最低スワール比導出部５２にて導出された最低スワール比と等しくなるように、吸気制御弁３０の開閉時期を設定し、これを開閉時期補正部４９に出力する。
【００４６】
ここで、ヘリカル吸気ポート２２Ｈにおける吸気弁２５のリフト量と、これに対応した空気流量および燃焼室１２に形成されるスワールとの関係を図８に示し、タンジェンシャル吸気ポート２２Ｔにおける同様な関係を図９に示す。図中、実線で示す空気流量は、吸気弁２５の開弁に伴って増大し、ある開度以上は一定となる傾向を持つ。これに対し、破線で示すスワール比は、ヘリカル吸気ポート２２Ｈとタンジェンシャル吸気ポート２２Ｔとでは大きく相違し、ヘリカル吸気ポート２２Ｈでは吸気弁２５の開弁初期とその後の２回に亙ってスワール比のピークが得られるのに対し、タンジェンシャル吸気ポート２２Ｔでは吸気弁２５の開弁途中から急にスワール比が増大するのが理解されよう。従って、ヘリカル吸気ポート２２Ｈにおいて吸気量と共に大きなスワール比を考慮した場合、吸気制御弁３０の開弁期間を例えば図８中の領域ＺHに設定することにより、吸気量を確保しつつ燃焼室１２内により強力なスワールを形成されることができる。しかしながら、タンジェンシャル吸気ポート２２Ｔにおいて、大きなスワール比を得るためには吸気弁２５のリフト量が大きな領域にて吸気制御弁３０の開弁期間を設定すればよいことがわかる。換言すれば、図９中の領域ＺTにて吸気制御弁３０の開弁期間を設定した場合、吸気量を確保しつつスワール比を小さく抑えることができる。
【００４７】
初期吸気量導出部４７にて導出された閉弁状態にある吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４内に充填される吸気量に関する情報は、開閉時期補正部４９に出力される。同様に、開閉回数判定部４８での判定結果も開閉時期補正部４９に出力される。この初期吸気量導出部４７からの情報は、実スワール比がより大きくなるような結果を招来する。
【００４８】
本実施形態における要求空気量導出部５１は、エンジン回転数やアクセル開度や車速などに応じてあらかじめ設定された燃料の噴射量と関する図示しないマップを有しており、車両がＥＧＲ運転領域にある場合、燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料噴射量に対し、これを完全に燃焼させるために必要な最低限の空気量を図示しないマップから読み出す。
【００４９】
最低スワール比導出部５２は、エンジン回転数と燃料当量比（空燃比の逆数）と最低スワール比とを関連付けた図７に示す如きマップを有しており、クランク角センサ４０からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数と、燃料噴射量設定部４１にて設定された燃料噴射量および吸気圧センサ３６からの検出信号から算出される燃料当量比とに対応した最低スワール比を図７のマップから読み出し、これを開閉時期設定部４６に出力する。
【００５０】
制御装置２１は、車両の運転状態に応じて開閉時期設定部４６にて設定された開閉時期か、あるいは開閉時期補正部４９にて補正された開閉時期となるように、アクチュエータ２９を介して吸気制御弁３０の開閉を制御する。ただし、この吸気制御弁３０を開閉する際の閉弁時期は、基本的に吸気弁２５の閉弁時期と同じか、それよりも多少遅めに設定される。また、この制御装置２１は、エンジン１０が所定の運転状態にある場合、実空気量導出部５０により導出された空気量が要求空気量導出部５１にて導出された要求空気量となるように、燃焼室１２内に流入する空気量を制御する。本実施形態では、車両がＥＧＲ運転状態の場合、制御装置２１は吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４に連通して排気ガスの一部を吸気通路１４内に導くＥＧＲ通路１８に設けられたＥＧＲ制御弁２０の開閉を制御することにより、燃焼室１２内に流入する空気量を制御する。なお、吸気制御弁３０よりも上流側の吸気通路１４にスロットル弁を設けた場合、上述したＥＧＲ制御弁２０に代えてこのスロットル弁の開度を調整することにより、実空気量の調整を行うことも可能である。
【００５１】
このような本発明による吸気制御の手順を図１０に示したフローチャートに沿って説明すると、まずＳ１１のステップにて車両が加速状態にあるか否かを判定し、ここで車両が加速状態ではないと判断した場合には、本発明による吸気制御を行う必要がないので、この制御フローを終了する。
【００５２】
Ｓ１１のステップにて車両が加速状態にあると判断した場合には、この時の実スワール比および実空気量をＳ１２のステップにて導出し、さらにＳ１３のステップにて１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であるか否かを判定する。最初はそうではないので、Ｓ１４のステップに移行し、車両がＥＧＲ運転領域にあるか否かを判定する。また、Ｓ１３のステップにて１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であると判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行して初期吸気量を算出した後、Ｓ１４のステップに移行する。
【００５３】
このＳ１４のステップにて車両がＥＧＲ運転領域にあると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行して要求スワール比を導出し、Ｓ１７のステップにてこの要求スワール比が実スワール比と同じか否かを判定する。
【００５４】
Ｓ１７のステップにて要求スワール比が実スワール比と同じであると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行して要求空気量を導出し、この要求空気量が実空気量と同じであるか否かをＳ１９のステップにて判定する。ここで、要求空気量が実空気量と同じであると判断した場合には、さらなる吸気制御を特に行う必要がないので、この制御フローを終了する。
【００５５】
Ｓ１９のステップにて要求空気量が実空気量と同じではないと判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行して実空気量が要求空気量と同じになるように、ＥＧＲ制御弁２０の開閉を制御し、吸気通路１４内に導入される排気ガス量を変更する。
【００５６】
一方、Ｓ１４のステップにて車両がＥＧＲ運転領域にないと判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行して最低スワール比を導出し、これが実スワール比と同じか否かをＳ２２のステップにて判定する。ここで、実スワール比と最低スワール比とが同じであると判断した場合には、さらなる吸気制御を特に行う必要がないので、この制御フローを終了する。
【００５７】
Ｓ２２のステップにて実スワール比が最低スワール比と同じではないと判断した場合には、この実スワール比が最低スワール比と同じになるように、吸気弁２５のリフト量に応じて吸気制御弁３０の開閉時期をＳ２３のステップにて設定した後、Ｓ２４のステップに移行して１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であるか否かを再度判定する。最初はそうではないので、Ｓ２５のステップに移行してＳ２３のステップにて設定された開閉時期にて吸気制御弁３０の開閉を行う。これにより、車両の加速に応じた最低限のスワールを確保しつつ大量の吸気を燃焼室１２に導入させることができる。
【００５８】
一方、Ｓ２４のステップにて１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であると判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行してＳ１９のステップにて導出された吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４内に充填された初期吸気量を考慮に入れ、その開閉時期の補正を行った後、Ｓ２５のステップに移行し、Ｓ２６のステップにて補正された開弁時期にて吸気制御弁３０の開閉を行う。これにより、実スワール比をより正確に検出することができ、車両の加速中における制御の信頼性を高めることが可能である。
【００５９】
さらに、Ｓ１７のステップにて実スワール比が要求スワール比と同じではないと判断した場合には、この実スワール比が要求スワール比となるように、吸気弁２５のリフト量に応じて吸気制御弁３０の開閉時期をＳ２７のステップにて設定し、Ｓ２４のステップに移行して１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であるか否かを再度判定する。最初はそうではないので、Ｓ２５のステップに移行してＳ２７のステップにて設定された開閉時期にて吸気制御弁３０の開閉を行う。これにより、ＥＧＲ運転に応じたスワールを確保しつつ大量の吸気を燃焼室１２に導入させることができる。
【００６０】
一方、Ｓ２４のステップにて１つの気筒に関して吸気制御弁３０の開閉制御が２回目以降であると判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行してＳ１９のステップにて導出された吸気弁２５と吸気制御弁３０との間の吸気通路１４内に充填された初期吸気量を考慮に入れ、Ｓ２７のステップにて設定された開閉時期の補正を行った後、Ｓ２５のステップに移行し、Ｓ２６のステップにて補正された開弁時期にて吸気制御弁３０の開閉を行う。これにより、実スワール比をより正確に検出することができ、ＥＧＲ運転中における制御の信頼性を高めることが可能である。
【００６１】
上述した実施形態では、本発明における所定の運転状態がＥＧＲ運転状態の場合について説明したが、触媒３２のための燃料の後噴射処理や触媒再生処理をエンジン１０の所定の運転状態として挙げることができる。つまり、図１０に示したフローチャートにおけるＳ１４のステップにて車両が後噴射処理中または触媒再生中であるか否かを判定し、後噴射処理中または触媒再生中であると判断した場合には、これら後噴射処理または触媒再生処理にそれぞれ対応した要求スワール比をＳ１６のステップにて導出し、これが実スワール比と同じか否かをＳ１７のステップにて判定し、実スワール比が最低スワール比と同じになるようにＳ２７のステップにて吸気制御弁３０の開閉時期を設定することにより、後噴射処理または触媒再生処理に応じた要求スワールを同様に燃焼室１２内に形成することができる。この場合、制御装置２１は、後噴射処理設定部５３や触媒再生処理設定部５４を有し、これら後噴射処理設定部５３や触媒再生処理設定部５４にて設定された制御プラグラムに従って後噴射処理や触媒再生処理が行われ、これに関する情報が運転状態判定部４３に出力される。
【００６２】
また、上述した実施形態では本発明を圧縮点火機関に応用した場合について説明したが、ガソリンやアルコールまたはＬＰＧ（液化天然ガス）などを燃料として点火プラグを用いる直噴形式の火花点火機関に対しても有効であり、上述したディーゼルエンジンの場合と同様な効果を得ることができる。また、上述した実施形態では、スワール比を制御するために吸気制御弁３０の開閉を行うようにしたが、吸気制御弁の３０開閉時期を燃焼室１２に対して最大吸気量が得られるような開閉時期に設定する一方、燃焼室１２内に形成されるスワール比を制御し得るスワール制御弁をこれらの上流側に組み込み、吸気ポート２２を流れる吸気の状態を変更することにより、このスワール制御弁を用いてスワール比の制御を単独で制御することも可能となる。
【００６３】
このような本発明による吸気制御装置を火花点火機関であるガソリンエンジンに応用した他の実施形態のエンジンシステムを図１１に示し、その吸気制御に関する制御ブロックを図１２に示すが、先の実施形態と同一機能の要素には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態におけるエンジン１０は、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ５５によって着火させる型式のものであるが、アルコールやＬＰＧ(液化天然ガス)などを燃料として使用することも可能である。
【００６４】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート２２および排気ポート２３が形成されたシリンダヘッド２４には、吸気ポート２２を開閉する吸気弁２５および排気ポート２３を開閉する排気弁２６を含む動弁機構と、燃焼室１２内の混合気を着火させる前述の点火プラグ５５とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ５５に火花を発生させるイグニッションコイル５６が搭載されている。なお、本実施形態におけるエンジン１０は、吸気弁２５および排気弁２６がそれぞれ１弁タイプのものである。
【００６５】
吸気ポート２２の上流端、つまり吸気管１７の下流端には、吸気ポート２２から燃焼室１２に流入する吸気のスワール比を変更するためのスワール制御弁５７が設けられ、このスワール制御弁５７には車両の運転状況に応じて予め設定されたパターンにて制御装置２１からの指令に基づき、これを駆動するスワールアクチュエータ５８が連結されている。
【００６６】
また、エアクリーナ２７とサージタンク２８との間の吸気管１７の部分には、運転者によって操作されるアクセルペダル３３の踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ５９によって開度が調整されるスロットル弁６０が組み込まれている。本実施形態では、アクセルペダル３３の踏み込み動作と、スロットル弁６０の開閉動作とを切り離して電気的に制御できるようにしているが、これらアクセルペダル３３とスロットル弁６０とを機械的に連結したものであってもよい。
【００６７】
本実施形態における制御装置２１は、実スワール比導出部４５にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部４４にて導出された要求スワール比と等しくなるように、スワール制御弁５７の開度を設定する開度設定部６１と、燃焼室１２に対して最大の吸気量が得られるような吸気制御弁３０の開弁時期を設定する開弁時期設定部６２とを有する。
【００６８】
本実施形態における開度設定部６１は、吸気弁２５のリフト量と燃焼室１２に形成されるスワールとを関係付けた図１３に示す如きマップを有しており、このマップは図中、スワール制御弁５７を開いた状態を実線で示し、スワール制御弁５７を閉じた状態を破線で示している。所望のスワールが得られるようにスワール制御弁５７の開弁状態をスワールアクチュエータ５８を介して制御される。
【００６９】
上述した実施形態では本発明を直噴形式のガソリンエンジンに応用した場合について説明したが、点火プラグ５５を用いないディーゼルエンジンなどの圧縮点火機関に対しても有効であり、ガソリンエンジンの場合と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明をディーゼルエンジンに応用した一実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における吸気ポートの部分の概念図である。
【図３】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図４】エンジン回転数と駆動トルクとＥＧＲ運転領域との関係を表すマップである。
【図５】エンジン回転数とアクセル開度とに関連付けた要求スワール比の等高線マップである。
【図６】エンジン回転数とアクセル開度とに関連付けた実スワール比の等高線マップである。
【図７】エンジン回転数と燃料当量比とに関連付けた最低スワール比の等高線マップである。
【図８】図２に示したヘリカル吸気ポートにおける弁リフト量とスワール比および空気流量との関係を表すグラフである。
【図９】図２に示したタンジェンシャル吸気ポートにおける弁リフト量とスワール比および空気流量との関係を表すグラフである。
【図１０】図１に示した実施形態における吸気制御手順を表すフローチャートである。
【図１１】本発明をガソリンエンジンに応用した他の実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。
【図１２】図１１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図１３】図１１に示した実施形態における弁リフト量とスワール比との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１２  燃焼室
１３  排気通路
１４  吸気通路
１５  排気ガス還流（ＥＧＲ）装置
１６  排気管
１７  吸気管
１８  ＥＧＲ通路
１９  ＥＧＲ管
２０  ＥＧＲ制御弁
２１  制御装置
２２，２２Ｈ，２２Ｔ  吸気ポート
２３  排気ポート
２４  シリンダヘッド
２５  吸気弁
２６  排気弁
２７  エアクリーナ
２８  サージタンク
２９  アクチュエータ
３０  吸気制御弁
３１  ピストン
３２  触媒
３３  アクセルペダル
３４  アクセル開度センサ
３５  車速センサ
３６  吸気圧センサ
３７  シリンダブロック
３８  連接棒
３９  クランク軸
４０  クランク角センサ
４１  燃料噴射量設定部
４２  噴射時期設定部
４３  運転状態判定部
４４  要求スワール比導出部
４５  実スワール比導出部
４６  開閉時期設定部
４７  初期吸気量導出部
４８  開閉回数判定部
４９  開閉時期補正部
５０  実空気量導出部
５１  要求空気量導出部
５２  最低スワール比導出部
５３  後噴射処理設定部
５４  触媒再生処理設定部
５５  点火プラグ
５６  イグニッションコイル
５７  スワール制御弁
５８  スワールアクチュエータ
５９  スロットルアクチュエータ
６０  スロットル弁
６１  開度設定部
６２  開弁時期設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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